冲绳海槽西南端中全新世以来的沉积速率与物源分析

冲绳海槽西南端作为黑潮路径下一个高速沉降中心一直受到地球科学界的关注. 在实验室对2005年5月中法合作航次在冲绳海槽南部取得的原状无搅动的深海沉积柱状样MD05-2908岩芯进行了沉积通量与沉积特征分析, 并对物质来源进行了探讨. 样品在分割后分别进行了AMS14C分析、粗颗粒组分(>63 ?m)的提取及含水量的测定. 结果显示, 该34 m长柱状岩芯底部年龄仅为6.8 ka BP, 其平均线性沉积速率达到了5 m/ka, 揭示出冲绳海槽西南端自中全新世以来具有非常高的沉积速率; 结合含水量数据, 其沉积通量也与研究区现代沉积通量相符合. 根据17个AMS¹⁴C数据识别出了5期快速沉积事件(6790~6600, 5690~5600, 4820~4720, 1090~880以及260~190 a BP), 其持续时间为70~200 a不等, 快速沉积期间其最大沉积速率可以达到21.2 m/ka. 通过与相邻的ODP1202站对比后发现, 研究区沉积物皆以细颗粒的黏土与粉砂质为主, 粗颗粒组分所占比重总体不到5%. 台湾岛东北部丰富的降雨量使得宜兰境内的兰阳溪可以携带大量陆源物质进入宜兰陆架并进一步向冲绳海槽输运, 成为研究区重要的物质来源. 这5期快速堆积事件主要是与气候变化引起的区域性降水增加有关, 另外岩芯也记录到由地震、风暴等因素引起的小时间尺度的沉积增强事件. 由地震、风暴等引起的侧向与底层传输使得研究区的沉积环境更为复杂, 但同时也为冲绳海槽提供了丰富的物质供应.     

边缘海陆源物质中环境敏感粒度组分的初步分析

对冲绳海槽(A7孔)和琉球海沟(A37孔)的两个重力柱状样品进行了陆源物质提取, 并做了粒度分析和粒度参数的垂向分布序列分析, 检出了对沉积环境变化较敏感的粒度组分. 发现A7和A37孔的敏感粒度组分的峰值和粒度分布范围有较大差别, 这指示了冲绳海槽和琉球海沟的沉积物来源和沉积环境的空间差异. 敏感粒度组分含量随深度变化的初步分析表明, 冲绳海槽A7孔的沉积环境较为稳定, 仅包含2层明显的浊流沉积和1层火山灰层; 而位于琉球海沟A37孔的沉积环境变率较大, 包含6个明显的沉积波动旋回.     

中国海底沉积物中金的丰度

为了促进大陆金矿地质的研究,查明现代海洋沉积物中金的丰度,无疑有所裨益。为此本文首次报道了中国海底沉积物中金的丰度。样品选自中国四大海区:渤、黄、东、南海,包括各类沉积物,共选出233个样品。样品大体上呈均匀分布,具有代表性。样品主要分布在水深<200m的陆架浅海区(209个样品),此外在东海陆坡半深海的冲绳海槽也选了24个样品进行了分析。     

中国第四纪深海孢粉研究进展

简述了中国深海孢粉学研究自20世纪90年代开端至今短短十几年中的研究进展, 在这10余年中深海孢粉学成果主要出自南海和东海. 中国所申请和主持的大洋钻探(ODP)184航次为南海深海孢粉研究提供了绝佳的材料. 到目前为止已有数个三四万年至百万年不等的孢粉成果, 东海的冲绳海槽也有一二万年的记录. 深海沉积有较好的连续性, 沉积速率高, 加以比较详细的同位素测年, 因此这些孢粉记录都有很好的分辨率, 为孢粉源区(中国大陆南部及日本等地)提供时间分辨率为百年至千余年不等的万年至百万年的植被、环境及季风演化的历史. 频谱分析发现植被演化也具有地球轨道尺度(100, 41, 23和±10 ka)及亚轨道尺度(Heinrich及Dansgaard/Oscheger事件)的周期变化. 交叉频谱分析还发现百万年以来南海北部植被演化的主要框架是受北半球冰量变化控制的. 冲绳海槽近20 ka以来孢粉记录显示海洋环境变化滞后于周边陆地植被, 其原因可能是大洋中温盐环流传送时间差引起的. 由此可以看到深海孢粉研究在海陆对比中的桥梁作用.     

马里亚纳海槽玄武岩的K-Ar年龄和地球化学

马里亚纳海槽玄武岩的研究始于70年代早期.在过去的20年中,随着深海钻探计划(deep sea drillng project)的实施,研究工作日益深入.马里亚纳海槽玄武岩的研究成果,自80年代到90年代初相继出版了一批文章.1988年7—8月和1990年7—8月,中国-德国合作“太阳(SONEE)”号的第57和第69航次到马里亚纳海槽考察采样.本文的样品就是第     

冲绳海槽南部海洋环境改变的地质记录

冲绳海槽E017孔岩芯的粒度、沉积速率、地球化学、矿物、有孔虫黑潮标志种、底栖有孔虫群落、浮游有孔虫古水温和碳酸盐溶解等指标的变化, 一致表明了冲绳海槽南部在10.1~9.2 kaBP(cal)前后区域海洋环境经历了一次大的改变, 可能对应了黑潮的加强, 并再次经台湾东北部海域进入冲绳海槽. 研究表明黑潮的重新入侵经历了一个由弱渐强的过程, 并在最近约5 kaBP(cal)以来黑潮的强弱变化变得更加波动. 浮游和底栖有孔虫的群落变化相对于沉积物粒度、地球化学和矿物指标的变化有大约0.9 ka的滞后, 可能表明了黑潮的入侵及其引起的表层和深层水环境的变化是一个渐变的过程, 生物群落变化相对环境变化有较明显的滞后. 由于黑潮的重新入侵引起了底层水化学环境的变化, 冲绳海槽的碳酸盐溶解作用在近9.2 kaBP(cal)来显著加强, 并在最近3 kaBP(cal)以来碳酸盐溶解强度变至最大.     

大洋钻探计划(ODP)的最新报道

本刊讯　据王品先院士4月7来电:大洋钻探计划(ＯＤＰ)184航次的研究人员在位于我国南海北部较低陆坡(1884°Ｎ,11657°Ｅ;水深约3300ｍ)的1148井位刚刚打完钻孔海底700ｍ深处的钻孔底部到达早渐新世,而且孔内岩芯都是深海沉积他们已获得我国南海32Ｍａ的历史记录据地球物理学家讲,我国南海深海盆地在32～16Ｍａ前是由于海底扩张而形成的1148Ａ井位的沉积序列涉及了全部时间段,肯定已记录了海底扩张的过程的确,研究人员已获得渐新世剖面的很高沉积速率在中新世,大陆侵蚀引起相当长一段时间物源减少,沉积速率从2～3Ｍａ前再次升高在渐新世中新…     

南海西南陆坡区沉积物粒级指标的物源特征及古环境意义

采用激光粒度仪分析了NS93-5柱中的沉积物高精度粒度特征, 结合微体古生物类群的实验统计结果以及微量元素和碳酸钙含量等测试资料, 讨论深海沉积物的主要粒级指标及其与微体古生物化石壳体组成和陆源输入的关系, 为揭示深海沉积物的基本组成特征及其指示的古海洋环境做了新的探索. 结果显示: 深海沉积物的粒度特征一定程度反映了物源属性与组成结构, 各个粒级指标的大小范围含量与对应的微体古生物类群丰度和陆缘指标之间存在着明显的相关关系, 其中<2 μm粒级代表陆源物质和>5 μm粒级主要由各类微体古生物壳体所构成(火山灰夹层除外), 中值粒径(MD)可作为微体生物的古生产力或古生态动力特征的参考替代性指标. 这些粒级指标的综合分析结果较好地反映了古海洋生态的重要特征, 表明晚更新世以来南海西南陆坡区的微体生物发育与陆源输入呈负相关关系, 且与冰期和间冰期的全球气候变化不完全对应, 而是表现了该海区的特殊性.     

泥河湾盆地0.8 Ma以来的地磁场相对强度记录

对泥河湾井儿洼钻孔上部80 m沉积层进行了较详细的岩石磁学研究, 结果表明, 井儿洼钻孔沉积物符合地磁场相对强度研究, 并可用非磁滞剩磁(ARM)作为天然剩磁(NRM)的归一化参数. 井儿洼钻孔上部80 m沉积记录的地磁场相对强度与海洋沉积物0.8 Ma以来的地磁场相对强度记录较为一致, B/M界限位于钻孔77 m处. 说明这种沉积记录是可靠的, 反映了地磁场变化的真实记录, 可以作为区域性地层划分与对比的依据.     

海南岛三亚湾内自生铁锰碳酸盐矿物的特征

国外研究者已在一些浅海和半深海区发现了自生铁锰碳酸盐矿物系列,近年来在我国沿海特别是南海(如北部湾、三亚湾及南海陆架等处)也相继找到了此类矿物。铁锰碳酸盐的丰度往往很低,化学成分变化又较大,但对它的研究有助于阐明铁、锰元素在海洋中的地球化学行为,并为了解沉积物形成的相环境提供重要信息。本文将对海南岛最南端三亚湾(东经109°21′—北纬18°10′)内的这类矿物的特征、分布、成因等问题作一论述。     

冲绳海槽中部沉积岩芯的古海洋学研究

根据冲绳海槽中部的两个沉积岩芯(155和180)浮游有孔虫的氧同位素变化特征, 结合沉积序列、千年尺度气候波动事件对比、碳酸盐旋回及AMS ¹⁴C测年等资料对岩芯进行地层划分和对比, 对两岩芯沉积物中记录的古环境信息进行释读, 探讨研究区末次间冰期以来古气候的变化规律和冰消期内部的短时间尺度的气候突变事件. 结果表明末次冰期最盛时(氧同位素2期)冲绳海槽中部可能有古长江和古黄河的淡水影响, 冰期-间冰期氧同位素值及变化幅度证明了边缘海对气候变化的“放大”效应. 底栖有孔虫Uvigerina的δ ¹³C值在冰期时明显变轻, 表明冰期时黑潮主轴东移, 影响范围萎缩. 对180岩芯中存在的“新仙女木”(YD)期气候突变事件进行了对比分析, 表明冲绳海槽地区的气候变化虽然受全球气候变化的控制, 但一些地域性的因素(如东亚季风)对研究区也有一定影响. 还对“YD”事件的成因机制进行了探讨, 在一定程度上支持了Fairbanks将YD期解释为两大融冰事件引起两次海平面快速上升之间一个短暂的海平面回升-滞缓期的观点. 底层水团与西北太平洋深层水团的交换程度减弱, 含氧量降低, 对CaCO₃物质的溶解作用增强, 并使得冲绳海槽地区的CaCO₃旋回与“大西洋型”CaCO₃旋回一致.     

冲绳海槽沉积物不同粒级的磁性特征及其与环境的关系

对冲绳海槽4个沉积环境的代表性样品进行粒度分离, 并测量了多个磁性参数. 对所得结果就不同粒级的颗粒对磁化率的贡献, 磁性矿物成分和粒度大小及其与环境的关系进行探讨, 指出不同沉积环境磁性矿物均以磁铁矿为主, 磁性矿物粒度以假单畴为主, 在物源上表现出有一定的联系; 不同沉积环境对磁性矿物富集的沉积物粒级不同, 从陆架外缘、西陆坡到东、西槽底平原对磁化率贡献的粒级由粗到细再到粗细粒级均有贡献的变化规律, 既符合陆源物质由东海陆架向冲绳海槽输入的趋势, 又因受其他环境因素的影响, 体现出不同的磁性特征.     

南黄海悬浮体和沉积物的物质来源和运移:来自碳稳定同位素组成的证据

利用1998年5月航次中所采集的南黄海海域7个断面、67个站位、5个层次的284个悬浮体样品和64个底质沉积物样品, 分析测定了样品的悬浮体浓度和悬浮体与底质沉积物中的有机碳稳定同位素组成, 以研究悬浮体和沉积物的物质来源和运移过程. 由悬浮体浓度和颗粒有机碳δ ¹³C值的分布特征分析得出了南黄海沉积物搬运的主要格局. 由此格局可以认定, 在陆源物质向南黄海中部深水区的输送过程中底层起着比表层更为重要的作用. 黄海环流是决定南黄海沉积物搬运格局的一个重要控制因素. 由沉积有机质的碳同位素信号证实, 山东水下三角洲高沉积速率沉积物的主要物质来源是现代黄河物质. 在南黄海深水区的陆源沉积物主要来自废黄河物质和现代黄河物质, 现代长江物质所占比例相对较少. 来自朝鲜半岛的陆源物质其数量和影响范围都是有限的. 由悬浮体和碳稳定同位素得出的结论得到了另一个独立的物源指示剂——多环芳烃的进一步证明.     

青藏高原甜水海地区第四纪有孔虫化石

1995年7月笔者在青藏高原西北部甜水海湖东南面约100m处(35°21′N,79°35′E,海拔高度4840m)进行钻探和地表剖面采样.经分析在钻孔和地表的湖相沉积中都发现有孔虫化石.在世界上海拔最高、距海遥远的青藏高原腹地第四纪湖相沉积中发现晚第四纪有孔虫化石尚属首次,这为青藏高原环境演化的研究提供了极有意义的新证据     

南海大洋钻探研究新进展

1999年2月18日至4月12日在南海成功实施的大洋钻探184航次曾创造了国际大洋钻探历史上的多项第一:　第一次在中国海进行大洋钻探;第一次按照中国科学家的　井位建议书打钻;第一次由中国科学家担任航次的首席科学家;船上科学家中第一次以中国科学家为主体.该航次共在南海6个深水站位钻孔17口,从水深2000～2300m的海底钻入地层,最深的一口钻孔深入海底以下850m,取得高质量的连续岩芯共计5500m. 南海大洋钻探184航次之后,国家自然科学基金重大项目“东亚古季风的海洋记录”于1999年7月立项,目的在于     

大洋钻探计划(ODP)的初步成果

以我国海洋学家汪品先院士为首席科学家的大洋钻探计划184航次(ＯＤＰＬｅｇ184)已完成第一项工作.他们在我国南沙(ＯＤＰ1143井位,水深约2800ｍ)已打出3个钻孔,并获得大约1150ｍ的岩芯.最初有关方面只同意钻孔深度为400ｍ,在他们的要求下延伸了100ｍ,钻至500ｍ处.样品揭示了约8.5Ｍａ的连续沉积纪录,表明大约在3.8Ｍａ前环境发生过突变.从剖面上已发现大量的火山灰层,并在下部见到浊积层.这些将提供南海南部详细的气候和沉积环境变迁的纪录.此次航行的下一步工作将在我国东沙群岛以南的深海区域打3个钻孔.人们期待在那里能获得渐新世的资料…     

南海三千万年的深海记录

1999年春, 大洋钻探184航次在南海南北6个深水站位钻井17口, 取芯5500 m, 通过30余种实验项目共6万多次分析, 取得了重要成果. 文中着重介绍深海地层剖面的建立和气候周期的演变. 184航次在南海建立起西太平洋区最佳深海地层剖面, 包括在东沙附近建成全球惟一不经拼接的23 Ma同位素连续剖面, 在南沙海区建成全球分辨率最高的4个5 Ma剖面之一, 并获得分辨率高达10年等级的岩石物理剖面, 第1次为亚太地区的环境演变获得了系统的高质量海洋记录. 在此基础上, 第1次探讨了两千多万年以来气候周期性的演变, 展示出0.1, 0.4和2 Ma等偏心率周期的起伏, 说明气候系统对轨道驱动的响应随着冰盖的增长而演变. 该航次有关碳循环和季风演变等方面的研究进展, 将有另两篇文章专题报道.     

破冰之旅：北冰洋今昔谈

2004年,综合大洋钻探IODP 302航次在北冰洋的深海钻探发现：五千万年前的北冰洋曾是个亚热带淡水湖泊,沉积物具有优越的生油条件。2007年俄罗斯“和平－1”号深潜器将俄国旗插到北极的四千米深海海底,引起了北冰洋资源归属的国际之争。这些“破冰之旅”是在北冰洋海冰迅速减少的全球变暖背景下进行的,使得“西北航道”开启的前景逐渐逼近,北冰洋的国际竞争正在升温。     

长江口第四纪沉积物中构造与古气候耦合作用的探讨

对长江河口区大量第四纪钻孔作了地层描述、粒度分析、磁性测试和微体生物等分析. 据此探讨了新构造运动和古气候对沉积作用和环境演化的控制作用. 结果表明, 这些钻孔地层自下而上可以分出3~6个旋回, 时间尺度约为40~50万年. 下部沉积旋回(上新世与早更新世早期)沉积物基本以含砾(棱角和次棱角状)粗砂、泥质砂为主, 向上变为细粉砂、粉砂质泥; 分选极差, 并含有大量树木碎块, 不含任何海相生物化石; C-M图中以滚动组分占绝对优势, 反映了沉积盆地初期强烈的构造沉降控制因素, 沉积环境以山涧冲、洪积为特征. 中部沉积旋回(早更新世中期至中更新世)沉积物为砾质砂, 并逐渐过渡到上部黏土质粉砂, 分选差-较差; 海相有孔虫、介形虫零星出现; C-M图反映了滚动、跳跃和悬浮混合的沉积作用, 体现了河流沉积体系向辫状-准曲流河演变的特征. 上部沉积旋回(晚更新世-全新世)由含砾砂、向上变为细砂和粉砂质黏土, 细颗粒地层厚度明显增大, 分选较好—好; 出现大量有孔虫和海相介型虫, 且连续分布; C-M图表现为跳跃和悬浮作用占优, 滚动组分逐渐消失; 表明河流沉积体系逐渐向准平原-平原河流演变, 并明显受到海侵影响, 溺谷相、浅海相和三角洲相发育; 反映了本区沉降盆地在演化过程中受到不断增强的气候作用的演变特点.     

冲绳海槽全新世表层水温、盐度和大气恢复及其古气候意义

以冲绳海槽DGKS9603孔沉积物为研究对象,利用长链不饱和酮分子的不饱和指数U ^K_η 和沉积颗粒有机碳的δ ¹³C及浮游有孔虫(G.Sacculifer)的δ ¹³C重建冲绳海槽全新世表层海水温度和大气的演化历史; 结合浮游有孔虫δ ¹⁸O,恢复了全新世海水表层盐度相对变化(?S).识别出了3次降温事件(E₁~E₃),其发生的时间分别为1.7~1.6,5.1~ 4.8和8.1~ 7.4 kaBP(cal).其中E2和E3事件具有全球可比性,其发生机制是在中全新世北半球日照强度增大、副热带高压增强, 驱动西北太平洋环流加强,导致黑潮主流轴东移;E₁事件相当于1550~1850年间小冰期事件,在海槽区E₁事件可能与强盛冬季风导致的黑潮主流轴东移有关.